第9章 集成运算放大器与功率放大器.
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模拟电子技术根底主编:黄瑞祥副主编:周选昌、查丽斌、郑利君杨慧梅、肖铎、赵胜颖目录绪论第1章集成运算放大器1.1 抱负运算放大器的功能与特性抱负运算放大器的电路符号与端口抱负运算放大器的功能与特性1.2 运算放大器的反相输入阐发闭环增益输入、输出阻抗有限开环增益的影响加权加法器运算放大器的同相输入阐发闭环增益输入、输出阻抗有限开环增益的影响电压跟随器1.4 运算放大器的差分输入阐发1.5 仪表放大器1.6 积分器与微分器1.6.1 具有通用阻抗的反相输入方式1.6.2 反相积分器1.6.3 反相微分器1.7 运算放大器的电源供电1.7.1 运算放大器的双电源供电1.7.2 运算放大器的单电源供电本章小结习题第2章半导体二极管及其底子电路2.1 半导体根底常识2 本征半导体2 杂质半导体2 两种导电机理——扩散和漂移2.2 PN结的形成和特性2.2.1 PN结的形成2.2.2 PN结的单向导电性2.2.3 PN结的反向击穿2.2.4 PN结的电容特性2.3 半导体二极管的布局及指标参数2 半导体二极管的布局2 二极管的主要参数2 半导体器件型号定名方法2.4 二极管电路的阐发方法与应用2.4.1 二极管电路模型2.4.2 二极管电路的阐发方法2 二极管应用电路2.5 特殊二极管2.5.1 肖特基二极管2.5.2 光电子器件本章小结习题第3章三极管放大电路根底3.1 三极管的物理布局与工作模式3 物理布局与电路符号3 三极管的工作模式3.2 三极管放大模式的工作道理3.2.1 三极管内部载流子的传递3.2.2 三极管的各极电流3.3 三极管的实际布局与等效电路模型3.3.1 三极管的实际布局3.3.2 三极管的等效电路模型3.4 三极管的饱和与截止模式3.4.1 三极管的饱和模式3.4.2 三极管的截止模式3.5 三极管特性的图形暗示3.5.1 输入特性曲线3.5.2 输出特性曲线3.5.3 转移特性曲线3.6 三极管电路的直流阐发3.6.1 三极管直流电路的阐发方法3.6.2 三极管直流电路阐发实例3.7 三极管放大器的主要参数3.7.1 三极管放大器电路3.7.2 集电极电流与跨导3.7.3 基极电流与基极的输入电阻发射极电流与发射极的输入电阻电压放大倍数3.8 三极管的交流小信号等效模型3.8.1 混合∏型模型3.8.2 T型模型3.8.3 交流小信号等效模型应用3.9 放大器电路的图解阐发3.10 三极管放大器的直流偏置3.10.1 单电源供电的直流偏置3.10.2 双电源供电的偏置电路集电极与基极接电阻的偏置电路恒流源偏置电路3.11 三极管放大器电路3.11.1 放大器的性能指标3.11.2 三极管放大器的底子组态共发射极放大器发射极接有电阻的共发射极放大器共基极放大器共集电极放大器本章小结习题第4章场效应管及其放大电路4.1 MOS场效应管及其特性4 增强型MOSFET〔EMOSFET〕4 耗尽型MOSFET〔DMOSFET〕4 四种MOSFET的比较4 小信号等效电路模型4.2 结型场效应管及其特性4 工作道理4 伏安特性4 JFET的小信号模型4.3 场效应管放大电路中的偏置4 直流状态下的场效应管电路4 分立元件场效应管放大器的偏置4 集成电路中场效应管放大器的偏置4.4 场效应管放大电路阐发4 FET放大电路的三种底子组态4 共源放大电路4 共栅放大电路4 共漏放大电路4 有源电阻本章小结习题第5章差分放大器与多级放大器5.1 电流源5 镜像电流源5 微电流源比例电流源5.2 差分放大器差分放大器模型差分放大器电路差分放大器的主要指标差分放大器的传输特性5.2.5 FET差分放大器5.2.6 差分放大器的零点漂移5.3 多级放大器5 多级放大器的一般布局5 多级放大器级间耦合方式5 多级放大器的阐发计算5.4 模拟集成电路读图操练5.4.1 模拟集成电路内部布局框图5.4.2 简单集成运放电路道理通用型模拟集成电路读图操练集成运算放大器的主要技术指标集成运算放大器的分类正确选择集成运算放大器集成运算放大器的使用要点本章小结习题第6章滤波电路及放大电路的频率响应6.1 有源滤波电路6 滤波电路的底子概念与分类6 低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器6.2 放大电路的频率响应6 三极管的高频等效模型6 单管共射极放大电路的频率特性阐发多级放大电路的频率特性本章小结习题第7章反响放大电路7.1 反响的底子概念与判断方法7 反响的底子概念7 负反响放大电路的四种底子组态反响的判断方法7.2 负反响放大电路的方框图及一般表达式7.2.1 负反响放大电路的方框图7.2.2 负反响放大电路的一般表达式7.3 负反响对放大电路性能的影响7.3.1 提高增益的不变性7.3.2 改变输入电阻和输出电阻7.3.3 减小非线性掉真和扩展频带7.4 深度负反响放大电路的阐发深度负反响条件下增益的近似计算虚短路和虚断路7.5 负反响放大电路的不变性问题负反响放大电路自激振荡及不变工作的条件负反响放大电路不变性的阐发负反响放大电路自激振荡的消除方法本章小结习题第8章功率放大电路8.1 概述8 功率放大电路的主要特点8 功率放大电路的工作状态与效率的关系8.2 互补对称功率放大电路8.2.1 双电源互补对称电路〔OCL电路〕8.2.2 单电源互补对称功率放大器〔OTL〕8.2.3 甲乙类互补对称功率放大器8.2.4 复合管互补对称功率放大器8.2.5 实际功率放大电路举例8.3 集成功率放大器8.3.1 集成功率放大器概述8.3.2 集成功放应用简介8.4 功率放大器实际应用电路OCL功率放大器实际应用电路OTL功率放大器实际应用电路集成功率放大器实际应用电路功率放大器应用中的几个问题本章小结习题第9章信号发生电路9.1 正弦波发生电路9.1.1 正弦波发生电路的工作道理和条件9.1.2 RC正弦波振荡电路9.1.3 LC正弦波振荡电路9.1.4 石英晶体正弦波振荡电路9.2 电压比较器单门限电压比较器迟滞比较器窗口比较器集成电压比较器9.3 非正弦波发生电路9.3.1 方波发生电路9.3.2 三角波发生电路9.3.3 锯齿波发生电路集成函数发生器简介本章小结习题第10章直流稳压电源10.1 引言10.2 整流电路10.2.1 单相半波整流电路单相全波整流电路10.2.3 单相桥式整流电路10.3 滤波电路10.3.1 电容滤波电路10.3.2 电感滤波电路10.3.3 LC滤波电路Π型滤波电路10.4 线性稳压电路10.4.1 直流稳压电源的主要性能指标10.4.2 串联型三极管稳压电路10.4.3 提高稳压性能的办法和庇护电路10.4.4 三端集成稳压器10.5 开关式稳压电路10.5.1 开关电源的控制方式10.5.2 开关式稳压电路的工作道理及应用电路10.5.3 脉宽调制式开关电源的应用电路本章小结习题。
各种放大器及它们的特点1.通用型集成运算放大器通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中,可满足大多数情况下的使用要求。
通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅰ型属低增益运算放大器,Ⅱ型属中增益运算放大器,Ⅲ型为高增益运算放大器。
Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品,其输入失调电压在2mV左右,开环增益一般大于80dB。
2.高精度集成运算放大器高精度集成运算放大器是指那些失调电压小,温度漂移非常小,以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。
这类运算放大器的噪声也比较小。
其中单片高精度集成运算放大器的失调电压可小到几微伏,温度漂移小到几十微伏每摄氏度。
3.高速型集成运算放大器高速型集成运算放大器的输出电压转换速率很大,有的可达2~3kV/μS。
4.高输入阻抗集成运算放大器高输入阻抗集成运算放大器的输入阻抗十分大,输入电流非常小。
这类运算放大器的输入级往往采用MOS管。
5.低功耗集成运算放大器低功耗集成运算放大器工作时的电流非常小,电源电压也很低,整个运算放大器的功耗仅为几十微瓦。
这类集成运算放大器多用于便携式电子产品中。
6.宽频带集成运算放大器宽频带集成运算放大器的频带很宽,其单位增益带宽可达千兆赫以上,往往用于宽频带放大电路中。
7.高压型集成运算放大器一般集成运算放大器的供电电压在15V以下,而高压型集成运算放大器的供电电压可达数十伏。
8.功率型集成运算放大器功率型集成运算放大器的输出级,可向负载提供比较大的功率输出。
9.光纤放大器光纤放大器不但可对光信号进行直接放大,同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能,是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件;由于这项技术不仅解决了衰减对光网络传输速率与距离的限制,更重要的是它开创了1550nm频段的波分复用,从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)、全光传输、光孤子传输等成为现实,是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。
第9 章自测题、习题解答自测题9一、功率放大器和电压放大器没有本质区别,但也有其特殊问题,试简述功率放大器的特点。
解:功率放大电路与电压放大电路本质上没有区别,功率放大电路既不是单纯追求输出高电压,也不是单纯追求输出大电流,而是追求在电源电压确定的情况下,输出尽可能大的不失真的信号功率,功率放大器的特点: 1. 输出功率要大 2. 转换效率要高 3. 非线性失真要小。
二、分析下列说法是否正确,凡对者在括号内打“V”,凡错者在括号内打“X” 。
(1)在功率放大电路中,输出功率愈大,功放管的功耗愈大。
()(2)功率放大电路的最大输出功率是指在基本不失真情况下,负载上可能获得的最大交流功率。
()(3)功率放大器为了正常工作需要在功率管上装置散热片,功率管的散热片接触面是粗糙些好。
()(4)当OCL 电路的最大输出功率为1W 时,功放管的集电极最大耗散功率应大于1W。
()(5)乙类推挽电路只可能存在交越失真,而不可能产生饱和或截止失真。
()(6)功率放大电路,除要求其输出功率要大外,还要求功率损耗小,电源利用率高。
()(7)乙类功放和甲类功放电路一样,输入信号愈大,失真愈严重,输入信号小时,不产生失真。
()(8)在功率放大电路中,电路的输出功率要大和非线性失真要小是对矛盾。
()(9)功率放大电路与电压放大电路、电流放大电路的共同点是1)都使输出电压大于输入电压;()2)都使输出电流大于输入电流;()3)都使输出功率大于信号源提供的输入功率。
()(10)功率放大电路与电压放大电路的区别是1)前者比后者电源电压高;()2)前者比后者电压放大倍数数值大;()3)前者比后者效率高;()4)在电源电压相同的情况下,前者比后者的最大不失真输出电压大;(11) 功率放大电路与电流放大电路的区别是1 )前者比后者电流放大倍数大;()2)前者比后者效率高;()解:⑴X,当输出电压峰值为0.6Vcc时,功放管的管耗最大约为最大输出功率的五分之一。
第九章功率放大电路1.与甲类功率放大器相比较,乙类互补推挽功放的主要优点是_____b____。
(a) 无输出变压器 (b) 能量转换效率高 (c) 无交越失真2.所谓能量转换效率是指_______b__。
(a) 输出功率与晶体管上消耗的功率之比 (b) 最大不失真输出功率与电源提供的功率之比 (c) 输出功率与电源提供的功率之比3.功放电路的能量转换效率主要与____c_____有关。
(a) 电源供给的直流功率 (b) 电路输出信号最大功率 (c) 电路的类型4.甲类功率放大电路的能量转换效率最高是______a___。
(a) 50% (b) 78.5% (c) 100%5.甲类功率放大电路(参数确定)的输出功率越大,则功放管的管耗________c_。
(a) 不变 (b) 越大 (c) 越小6.对甲类功率放大电路(参数确定)来说,输出功率越大,则电源提供的功率____a_____。
(a) 不变 (b) 越大 (c) 越小7.甲类功率放大电路功放管的最大管耗出现在输出电压的幅值为_____a____。
(a) 零时 (b) 最大时 (c) 电源电压的一半8.甲类功率放大电路功放管的最小管耗出现在输出电压的幅值为_____b____。
(a) 零时 (b) 最大时 (c) 电源电压的一半9.乙类互补推挽功率放大电路的能量转换效率最高是______b___。
(a) 50% (b) 78.5% (c) 100%10.乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值约等于___a______时,管子的功耗最小。
(a)0 (b) 电源电压 (c) 0.64倍电源电压11.乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值约等于_____c____时,管子的功耗最大。
(a)0 (b) 电源电压 (c) 0.64倍电源电压12.乙类互补功放电路存在的主要问题是______c___。
(a)输出电阻太大 (b) 能量转换效率低 (c) 有交越失真13.为了消除交越失真,应当使功率放大电路的功放管工作在______b___状态。
集成运算放大器教案第一章:集成运算放大器概述1.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的定义、特点和应用领域。
2. 掌握集成运算放大器的基本符号和参数。
3. 理解集成运算放大器的工作原理。
1.2 教学内容1. 集成运算放大器的定义和特点2. 集成运算放大器的基本符号和参数3. 集成运算放大器的工作原理1.3 教学方法1. 讲解:讲解集成运算放大器的定义、特点和应用领域。
2. 互动:提问学生关于集成运算放大器的基本符号和参数。
3. 演示:通过示例电路演示集成运算放大器的工作原理。
1.4 教学评估1. 提问:检查学生对集成运算放大器的定义、特点和应用领域的理解。
2. 练习:让学生绘制集成运算放大器的基本符号和参数。
第二章:放大器的基本电路2.1 教学目标1. 了解放大器的基本电路类型。
2. 掌握放大器的基本电路原理。
3. 学会分析放大器的输入输出特性。
2.2 教学内容1. 放大器的基本电路类型:放大器的分类和特点。
2. 放大器的基本电路原理:电压放大器、功率放大器等。
3. 放大器的输入输出特性:输入阻抗、输出阻抗、增益等。
2.3 教学方法1. 讲解:讲解放大器的基本电路类型和特点。
2. 互动:提问学生关于放大器的基本电路原理。
3. 演示:通过示例电路演示放大器的输入输出特性。
2.4 教学评估1. 提问:检查学生对放大器的基本电路类型和特点的理解。
2. 练习:让学生分析放大器的输入输出特性。
第三章:集成运算放大器的应用3.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的应用领域。
2. 掌握集成运算放大器的基本应用电路。
3. 学会分析集成运算放大器的应用电路性能。
3.2 教学内容1. 集成运算放大器的应用领域:模拟计算、信号处理等。
2. 集成运算放大器的基本应用电路:放大器、滤波器、积分器、微分器等。
3. 集成运算放大器的应用电路性能:增益、带宽、线性范围等。
3.3 教学方法1. 讲解:讲解集成运算放大器的应用领域和基本应用电路。
功 率 放 大 电 路功率放大电路在多级放大电路的输出级,通常在大信号下工作,向负载提供尽可能大的功率,来推动负载工作。
功率放大电路的特点1. 在负载允许的失真限度内尽可能的提供最大输出功率2. 转换效率(直流电源供给功率)负载获得的功率VO P P )(=η高。
3. 非线性失真尽可能小。
4. 散热好功率放大电路的工作状态按三极管静态工作点Q 在输出特性曲线上所处位置的不同,功率放大电路分为甲类、甲乙类、乙类三种工作状态。
甲类当Q 点选择在交流负载线的中点时,信号整个周期内都有静态电流流过,这种工作状态称为甲类。
在甲类状态下,无论有无信号,电源提供的功率为C CC I U P =。
无输入信号,即静态时,电源提供的功率全部消耗在管子和电阻上。
有输入信号时,电源提供的功率一部分转化为有用的输出功率,信号越大,输出功率越大。
由于电流有较大的直流分量C I ,可以证明,甲类功率放大电路的效率理论上最高只能达到50%甲乙类为了提高效率,在电源电压C U 一定的条件下,可使Q 点沿交流负载线下移,使C I 减小,可得到如图所示的甲乙类工作状态。
若Q 下移到0≈C I ,此时静态管耗为最小,这种状态称为乙类。
功率放大电路工作在甲乙类和乙类,虽然降低了静态时的功耗,提高了效率,但却产生严重的波形失真。
乙类为了减小波形失真,在电路形式上一般可采用互补对称射极输出器的输出方式。
乙类互补对称功率放大电路如下图为乙类互补对称功率放大电路的原理图,图中T1为NPN 型晶体管,T2为PNP 型晶体管,它们的特性、参数对称。
电路为正、负电源供电,信号从基极输入,从发射极输出,为一对射极输出器。
静态时0=i u ,两管均处于截止状态,有021==B B I I ,021==C C I I ,所以发射极电位021==E E U U ,输出电压0=o u 。
动态时,在输入正弦交流电压i u 的正半周期T1导通,T2截止,流过负载电阻L R 的电流约为1C L i i =;在i u 的负半周期T1截止,T2导通,流过L R 的电流约为2C L i i =。
模拟电子技术课程作业第1章 半导体器件1将PN 结加适当的正向电压,则空间电荷区将( b )。
(a)变宽 (b)变窄 (c)不变2半导体二极管的主要特点sdf 是具有( b )。
(a)电流放大作用 (b)单向导电性(c)电压放大作用3二极管导通的条件是加在二极管两端的电压( a )。
(a)正向电压大于PN 结的死区电压 (b)正向电压等于零 (c)必须加反向电压4电路如图1所示,设D 1,D 2均为理想元件,已知输入电压u i =150sin ωt V 如图2所示,试画出电压u O 的波形。
20V100V 0u Iu i V/ωtD 2D 140k Ω40k Ω150u O+- 图1+-图2+-+-答案u i V /ωt150ωt 10060u i V /0100605电路如图1所示,设输入信号u I1,u I2的波形如图2所示,若忽略二极管的正向压降,试画出输出电压u O 的波形,并说明t 1,t 2时间内二极管D 1,D 2的工作状态。
u I2R Lu Ot 1t 2tt2D 1D 2图1图2u I1+-u I1/ V-22-2u I2/ V答案t 1t 2tu O /V -2t 1:D 1导通,D 2截止t 2:D 2导通,D 1截止第2章 基本放大电路1下列电路中能实现交流放大的是图( b )。
++++++++U CCu oU CCU CCU CC()a ()b (c)(d)+-+-+-+-+-+-+-+-u iu iu ou ou iu ou i++++2图示电路,已知晶体管β=60,U BE .V =07,R C k =2 Ω,忽略U BE ,如要将集电极电流I C 调整到1.5mA ,R B 应取( a )。
(a)480k Ω (b)120k Ω (c)240k Ω (d)360k Ω++C 2C 1R BR C u ou i+-+-+12V3固定偏置放大电路中,晶体管的β=50,若将该管调换为β=80的另外一个晶体管,则该电路中晶体管集电极电流IC 将( a )。